Esercizi sul ciclo frigorifero

Ciclo frigorifero : esercizi risolti

Esercizio 1

Per sottrarre q_i=1680 J di calore ad un frigorifero bisogna compiere un lavoro l=280J; trovare il coefficiente di prestazione frigorigena.

[ β=6 ]

Una macchina di Carnot viene usata come frigorifero ed assorbe una quantità di calore q_i da una sorgente a bassa temperatura Ti=-18°C e cede una quantità di calore q_s alla sorgente superiore alla temperatura T_s=27°C. Calcola:
A) il rendimento η della macchina di Carnot
B) il coefficiente di prestazione frigorigeno β
C) il lavoro necessario per trasferire 800 calorie dalla sorgente inferiore alla sorgente superiore.

[ η=15% | β=5,67 | l=591J ]

Esercizio 3

Una macchina di Carnot sta funzionando come pompa di calore ideale, prelevando calore da una sorgente fredda e cedendolo ad una sorgente a temperatura superiore.
La macchina viene usata per fondere una massa m=2kg di ghiaccio che si trova a -10°C. La potenza assorbita dalla pompa di calore è di 3,2kW ed il suo rendimento è η=0,2.
Calcola quanto tempo ci vuole per trasformare tutto il ghiaccio in acqua assumendo un calore specifico per il ghiaccio di c=2,04·10³ J/kg°K ed il calore latente di fusione λ=334·10³ J/kg.

[ 44,3s ]

Esercizio 4

Un ciclo frigorifero di vapori di ammoniaca opera tra la temperatura di condensazione t₃=+30°C e la temperatura di evaporazione t₁=-15°C

Dopo aver constatato che con i dati a disposizione sul diagramma, risultano i seguenti valori di entalpia specifica
h₁=296 kcal/kg
h₂=353 kcal/kg
h₃=h₄=35 kcal/kg
determina il coefficiente di prestazione frigorigena β.

[ β=4,57 ]

Esercizio 5

Una pompa di calore opera con ciclo a semplice compressione di vapori di ammoniaca tra la temperatura di condensazione t₃=+45°C e la temperatura di evaporazione t₁=0°C, producendo q_s=120.000 kcal/h

Dopo aver rilevato sul diagramma i seguenti valori di entalpia specifica
h₁=301 kcal/kg
h₂=350 kcal/kg
h₃=h₄=51 kcal/kg
considerando il ciclo ideale, determina la portata di ammoniaca nell’impianto, la potenza teorica di compressione e il coefficiente di effetto utile β_p=q_s/l.

[ m'=401,3 kg/h | P=22,8 kW | β_p=6,01 ]

Esercizio 6

Un condizionatore da finestra con potenza P=5kW e fluido di lavoro costituito da freon 12, opera la temperatura di condensazione t₃=+50°C e la temperatura di evaporazione t₁=0°C.

Dopo aver rilevato sul diagramma del freon i seguenti valori
h₁=351 kJ/kg con volume specifico
v₁=55 dm³/kg=0,055 m³/kg
h₂=376 kJ/kg
h₃=h₄= 248 kJ/kg
Determina
A) Il coefficiente di prestazione frigorigena.
B) La portata in massa del fluido refrigerante.
C) La potenza teorica assorbita dal compressore.

[ β=4,12 | m'=0,048 kg/s | P=1,2 kW ]